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碳碳單鍵與碳碳雙鍵,碳碳單鍵的鍵長更長。原因如下:這個問題要從有機化合物的結構來解釋:首先,原子間透過共用電子對(電子雲重疊)所形成的化學鍵叫做共價鍵。共價鍵的強度與它的鍵長有密切的關係,價鍵的強度又與它的鍵長有密切的關係。然後,在分子中,兩個成鍵原子的核間距離叫做鍵長。例如,H—H鍵長為74pm,C—C鍵長為154pm,Cl——Cl鍵長為198pm。一般說來,共價鍵的鍵長越短,鍵就越強,形成的化合物就越穩定。最後,現代物理方法充分證明,碳碳雙鍵是由一個σ鍵和一個π鍵構成的。碳碳單鍵是一個σ鍵,可以很容易理解碳碳單鍵的能量比碳碳雙鍵低,所以它的鍵長要長一些。
簡單的說鍵長越短越穩定,同時鍵長度相近的時候能鍵能越高越穩定啊。
直接說數字吧,
C-C 的鍵長是 1.54Å,鍵能是332kJ/Mol
而
C=C的鍵長是1.34Å,鍵能是611kJ/Mol
在這個對比上,不論是鍵長還是鍵能C=C都比C-C要更趨向於穩定態。
再說下碳碳雙鍵吧,其實就是烯。
咱們常見的聚乙烯就是這麼一種烯。聚乙烯可以拉成很細的絲根本不斷裂,可以說是最結實的碳有機化合物之一了。
而C-C碳單鍵是一種碳的σ鍵,如果沒有支撐結構(例如金剛石)的話,σ鍵鍵是很容易遊離出去的,例如石油的裂解反應,首先會生成各甲烷,這就是CH3的裂解出來的狀態。
這就是典型的碳單鍵斷裂,再加高溫度才會有各種烯出現,這才是碳雙鍵斷裂。
從這個反應中也可以看出來碳的雙鍵是比單鍵要穩定一些的。
但要注意的是碳單鍵如果有合適的支撐結構的話
那麼就會趨近於更加穩定的狀態,但是,這裡面就會形成大量的“共價鍵”。這些共價鍵的鍵長會小於1.54Å而達到1.09Å的長度剛剛在開始說過鍵長越短越穩定。在這種共價鍵的狀態下的C-C鍵則遠遠比C=C要穩定的多,但是這種現象是一個特例。
比如說石墨,石墨的共價鍵原子之間的間隔是1.42Å,而層間的原子鍵長度則達到了3.35Å這就導致了層間的C-C鍵幾乎沒有什麼穩定性。這也是為什麼用一塊透明膠條就可以做出石墨烯的根本原因了。